Proposal of simulation material test technique for clarifying the structure failure mechanisms under excessive seismic loads

橋立 竜太; 加藤 章一; 鬼澤 高志; 若井 隆純; 笠原 直人*

Proceedings of ASME 2021 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2021) (Internet), 9 Pages, 2021/07

過大地震荷重下における構造物の破損メカニズムを明らかにすることは非常に重要である。一方で、実際の構造材料を使用した構造物試験は非常に難しく、費用もかかる。そのため、過度の地震荷重下での構造破損メカニズムをシミュレートするために、模擬材料として鉛合金を用いた試験技術を提案した。この研究では、鉛合金を使用して材料試験を実施し、模擬材料試験の有効性を検証した。さらに、一連の材料試験の結果に基づいて、鉛合金の非弾性構成方程式(最適疲労破損式と動的応力-ひずみ関係式)を作成した。提案した式を用いることで、有限要素解析等の非線形解析も実行可能にした。これらの結果から、模擬材料試験技術が、過大地震荷重下での構造物の破損メカニズム解明に有効な手法として提案することができた。

How different is the core of F from O ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.212502

中性子過剰核Fの構造が()反応で調査した。軌道の分光学的因子は1.00.3と大きいが、一方で残留核であるOが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、Fのコア核Oは基底状態とは大きく異なり、Oの軌道に陽子がひとつ加わることでOとFの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

Fabrication of neutron optical devices using PBW technique

酒井 卓郎; 飯倉 寛; 山田 尚人*; 佐藤 隆博*; 石井 保行*; 内田 正哉*

QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 140, 2018/03

https://repo.qst.go.jp/records/73811

In this work, we report on the application of a UV/EB curable resin, in proton beam writing (PBW) for the fabrication of fine neutron optics devices. The resin is a liquid at room temperature; therefore, it mixes easily with functional materials, such as neutron absorbers. However, 20-30 m thick neutron absorber must be required as the grating materials. So PBW is a promising technique to fabricate the neutron devices. The fabrication process is similar to lithography. The neutron absorber is gadolinium oxide (GdO). Pattern exposures are performed using 3 MeV proton beams approximately 1 m in diameter. The irradiated areas are quickly cured by polymerization. The fabricated gratings were observed using an optical microscope. The microscopic images show that the patterns of the fabricated structures agree well with the original one. In addition, a lateral direction of the sample was observed using the scanning electron microscope (SEM). The thickness of the sample is approximately 35 m. In conclusion, the fabrication of grating structures is successful and the results also proved that the UV/EB curable resin is very promising material for use in PBW micromachining.

ウラン廃棄物に着目した諸外国の放射性廃棄物処分の情報整理

齋藤 龍郎; 坂井 章浩; 佐藤 和彦; 八木 直人; 秦 はるひ; 麓 弘道*; 川越 浩; 長谷川 信

JAEA-Review 2014-021, 30 Pages, 2014/07

JAEA-Review-2014-021.pdf:4.51MB

日本原子力研究開発機構では、計画中の研究施設等廃棄物浅地中処分施設に、放射能濃度の低いウランを含む廃棄物も処分するための検討を進めている。IAEAやICRPの提案する考え方、調査対象国(米国,カナダ,英国,フランス,スウェーデン)で行われているウラン廃棄物に類似した長寿命放射性廃棄物の処分方策や法規制をまとめ、我が国の処分制度への適用性を整理した。ウランを含む廃棄物をウラン廃棄物と特定せずに、第二種廃棄物埋設で処分することを想定したときの課題を、埋設ウランからのラドン評価、ウラン子孫核種評価、地質の安定性等の観点から整理した。その結果、人間侵入シナリオの評価期間が長期の処分場と、短期の処分場に分けられた。各国の先行事例が多いことから、第二種廃棄物埋設における処分の実現性は最も高いと思われる。制度化にあたっては、この二通りの処分場の対応を踏まえて検討すべきと考える。

Metal-insulator crossover accompanied by the dual nature of 5 electrons with localized and itinerant charancters in -US

目時 直人; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟*

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1782 - 1786, 2013/06

https://doi.org/10.3938/jkps.62.1782

ナローギャップ半導体-USの磁気励起を中性子散乱によって研究した。5電子は低温において強相関的性質によって局在的性格を持ち、7meVに準二重項結晶場励起が観察され、この結果は、過去の磁気的,熱力学的測定から提案された5電子2個を伴うUイオンを仮定した場合の結晶場レベルと一致する。昇温によって5電子の伝導キャリアが伝導ギャップを越えて励起されることによって伝導性が大幅に回復するが、それに伴って局在的な結晶場励起が弱く、そしてブロードになり、さらに磁気的な準弾性散乱が観察され、5電子の性格が局在的から遍歴的に変化することがわかった。

Neutron scattering studies of the spin-5/2 antiferromagnetic linear trimer substance SrMnPO

長谷 正司*; Dnni, A.*; 小澤 清*; 北澤 英明*; 酒井 治*; Pomjakushin, V. Y.*; Keller, L.*; 金子 耕士; 目時 直人; 加倉井 和久; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 340, p.012066_1 - 012066_7, 2012/00

https://doi.org/10.1088/1742-6596/340/1/012066

スピン5/2反強磁性Mn量子トリマーの[0, , 0]インコメンシュレート構造(=0.316-0.331)を中性子粉末回折により明らかにし、Kにおいて波数が急激に替わることから磁気秩序層が二つ存在することを明らかにした。非弾性散乱実験によって観察された分散を示さない励起(0.46, 0.68, and 1.02meV)が、この系の磁気励起が反強磁性量子トリマーモデルで説明できることを明らかにした。解析によって、量子トリマー形成に重要な最近接相互作用=0.29meVが半強磁性的であることを明らかにした。

Neutron scattering study on U-dichalcogenides

目時 直人; 金子 耕士; 池田 修悟*; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*

IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 9, p.012088_1 - 012088_8, 2010/05

https://doi.org/10.1088/1757-899X/9/1/012088

ウランカルコゲナイドUSは高温で半金属的、100K以下で非磁性-絶縁体的である。UTeS, USeSでは高温の振る舞いは同じだが低温で磁気秩序を示し電気抵抗は減少する。5f電子の局在-遍歴性との関連性を明らかにするため中性子散乱実験を行った。実験の結果、低温で明瞭な結晶場励起を観察した。励起エネルギー(7meV)は伝導ギャップとほとんど同じで、電気抵抗の振る舞いが変化する温度スケールと等しい。さらに100K以上でpf混成による準弾性散乱が観察された。つまり5f電子の遍歴-局在性の変化によって金属-非金属クロスオーバーが生じていると考えられる。

Thermal fatigue evaluation method considering fluid-structure interaction against fluid temperature fluctuation

笠原 直人; 川崎 信史; 上出 英樹; 酒井 信介*; 岡島 智史*

Proceedings of International Symposium on Research for Aging Management of Light Water Reactors and Its Future Trend, p.23_1 - 23_16, 2007/10

機器,配管において温度が異なる冷却材が合流する領域では、流体混合による不規則な温度ゆらぎが生じるため、繰り返し熱応力による構造材の高サイクル疲労破損に注意する必要があり、サーマルストライピングと称されている。高温と低温の流体が混合すると主流中に温度ゆらぎが生じ、境界層内での流体温度ゆらぎ,熱伝達を経て、構造表面での温度ゆらぎとなる。この後熱伝導によって構造内の温度が変動し熱膨張変形が拘束されて熱応力となる。それが多数回繰り返されると応力振幅の大きさにより構造表面での高サイクル疲労き裂が生じる。この過程で流体構造連成に起因するさまざまな減衰要因があることから、これらを考慮し、ゆらぎの周波数に依存した減衰効果を取り入れた熱疲労評価法を開発した。JAEAでは軽水炉用の日本機械学会ガイドラインと整合する、評価ガイドラインを開発する計画である。

Direct damage evaluation method for thermal fatigue based on power spectrum density functions

酒井 信介*; 本田 圭*; 岡島 智史*; 泉 聡志*; 笠原 直人

Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 7 Pages, 2007/07

原子力プラントの高低温流体の合流部では、サーマルストライピング現象による疲労損傷に対する健全性の評価が求められる。笠原らは、本現象によって配管壁面に発生する、熱応力のパワースペクトル密度(PSD)を評価する手法を提案している。評価された応力PSDから、応力変動のシミュレーションとレインフロー法による応力振幅の計数を行うことで、疲労損傷量の評価が可能である。しかしこの手順は、設計時にパラメータスタディを行うためには計算負荷が大きく、より簡便な評価手法が求められている。そこで、応力PSDの統計的特徴量から疲労損傷量を簡易評価する手法として有望な、損傷量近似値及び上下限値を評価可能なLCC法を取り上げ、本現象への適用性を調査し、それに基づき本現象に適した簡易評価手法を開発した。

Hyperfine interactions of NpFeGa observed by Np and Fe Mssbauer spectroscopy

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 中田 正美; 青木 大*; 目時 直人; 山本 悦嗣; 酒井 宏典; 池田 修悟; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.44 - 46, 2006/08

ネール温度(T)118Kの反強磁性体のネプツニウム系115金属間化合物NpFeGaにNp及びFeメスバウアー分光法を適用し、本系での超微細相互作用について明らかにした。Feサイトでは、内部磁場は4.2Kで約20kOeと見積もられ、またT以下で小さな四極子相互作用も惹起されることがわかった。磁気秩序と電位勾配の相関は、Feサイトでの内部磁場が、磁気的なNpにより誘起された双極子磁場のみならず、Fe自身の磁性に起因する成分を持つことを示唆する。また、Npメスバウアー結果から、Npの磁気モーメントは0.94ボーア磁子と決定された。